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竖流式气浮一体机
 

 

一、项目概述

      当前,国家关注环境保护工作,越来越重视环境污染问题,废水治理作为一个老大难问题,一直困扰着各个企业,尤其是一些中小型企业,如造纸、印染、石油、化工、医药等企业,由于资金和技术等方面的制约,进口设备上不起,即时投巨资安装处理设备,往往也因为巨额的运行费用而开开停停,以应付环保部门的检查。针对目前这种现状,我公司参考国外先进技术,研制开发了DAF系列溶气气浮技术与成套设备,效率更高,成本更低,维护操作更简单。其处理效率和效果远远高于目前传统常规气浮,是各种气浮的最新换代产品。

二、结构特点及工作原理

1、结构组成:①槽体 ②微气泡发生器  ③容器装置  ④配药装置

⑤排泥槽  ⑥出水管

2、结构特点:由于槽体制造上的特点,它是以高效率的溶气机理,经分置的微气泡发生器,将原水、溶气水及药品(一切线旋流进入)得以快速结合、释放、絮凝、升浮、微气泡均匀、密度大,至槽体中上部时,升浮速度趋于稳定零速度,形成立体微循环状态,保证了微气泡与废水中的絮凝体充分接触、结合。不论在结合过程中或已经结合的絮凝物,都不会受外力而被破坏其结合,絮凝物浮层稳定。

3、工作原理:

配药装置:药品经流量计、溶解、过滤、胶板泵送(按一定的工艺配比)至气浮槽内微气泡发生器,同时原水及经溶气水(为减少处理负荷,溶气水可用原水)分别进入气泡发生器,经溶水器装置的相对稳定的压力作用,高密度的溶气水与药水、原水能快速释放压、升浮,保证了微气泡与废水中絮凝体充分接触结合,微气泡带动悬浮物上浮之中上部时形成了稳定的浮层,立体微循环也趋于稳定,悬浮物在结合过程中不易受外力破坏其结合,清水在立体微循环作用下,在槽体中下部澄清区周围储存,经清水排出口排走。当絮凝物在槽体上平面形成稳定的浮层,且逐渐升高到一定水平面时,自然从带倾斜的排泥槽排走,无需增加动力设备,当需定时排污时,关闭各出水(清水阀)阀,液位即可上升,浮层全部排除彻底。另外底部没有排污阀,沉淀底部的污物可定期排污。

三、技术关键与特点

1、处理效率高

气浮处理效率的高低,取决于单位体积溶气水所能浮起的悬浮粒子的最大绝对重量。我们将其定义为单位浮量,这是溶气水质量好坏的一项客观指标。空气属于难溶于水的物质,常压下,空气在水中的溶解度约为1.8%,在0.3Mpa的压力下,溶解度可达到5.4%,如何让这些有限的溶解空气充分发挥作用,是气浮的技术关键。而缩小气泡的直径、增大气泡群密度、改善气泡均匀度,是提高气浮效率的关键。三者互相关联,互相制约。1个100m的气泡如果变成等体积的1m的气泡,其数量可以达到106个,所以在容解空气总量一定的前提下,缩小单个气泡的直径,即可增大气泡群密度,同时气泡群的均匀性也可以改善。传统气浮效率低,其最重要的原因之一就是因为所产生的气泡直径过大,主体气泡群气泡的直径一般都在50m以下,气泡群的密度(消能后单位体积溶气水中所含气泡个数)一般在108个/cm以下,气泡群均匀性(主体气泡群数量占总气泡数量的比例)差,直径大于100m的气泡占85%以上,这些气泡都属于无效浮选气泡。而且由于气泡直径过大,导致气泡上升速度过快,致使絮凝体遭到冲击而破裂,浮选效果较低。而本案所产生的微气泡直径在1m左右,密度高于1012个/cm3,同时气泡大小均匀,这就保证了较高的处理效率和非常好的处理效果。

2、溶气利用率高

本案的溶气利用率接近100%,传统的恶涡凹式气浮只有10%左右,而早期的气浮仅为6%左右。气浮效率的高低,同溶气效率没有太大关系,最终取决于溶气利用率的高低。以溶气压力为例,从0.3Mpa提高到0.5Mpa,其溶气效率最高提高一倍,但相应的溶气设备的结构上就复杂得多,检修也相应复杂。

研究表明,只有比悬浮粒子(絮凝前的单个悬浮粒子)直径小的气泡,才能与该悬浮粒子发生有效的吸附作用。在自然水体中,短时间内难以沉淀的悬浮粒子,其直径大多在10—30mm,50mm以上的固态悬浮粒子经过几小时的静置,可以自然下沉或浮出水面。浮化液粒子主体粒径在0.25—2.5mm之间,其中少量大颗粒之际国内约10mm左右。所以1mm左右微气泡对绝大多数悬浮粒子都有很好的吸附作用,这也是本案溶气利用率高的直接原因。

3、处理负荷高

本方案可处理悬浮物(SS)含量高达5000—20000mg/L的废水,这个指标是任何传统气浮所不能达到的。传统常规气浮所能分离的SS含量最高一般在1000mg/L左右,仅在SS含量在几百mg/L左右的废水具有一定的实用价值。

4、简便实用的压力溶气

本方案溶气罐的设计采用了与传统理论不同的设计依据,否定了以水力停留时间为主要依据的设计方法,实现了小溶气大处理量,为增大气、水接触面积采用了四级预混和机构,气、水在几段时间内即可达到均衡状态。

5、高效率的气泡发生器

传统气浮由于其释放器本身的缺陷和局限性,也对浮选效果产生了致命的影响:如涡凹气浮采用的是利用高速旋转的叶轮将吸入的空气打碎而产生气泡,且不论高速叶轮旋转的叶轮会同时将絮凝体搅拌,破坏悬浮物的凝聚,仅是这种产生气泡的方式就决定了这种结构无法产生10mm以下的微气泡。因为要通过机械剪切产生微气泡,首先要克服的是气泡的表面张力,气泡越小,其表面张力就越大,要消耗的能量就越高。目前获得的气泡直径最小的方法是电解,其次就是压力溶气。本案所采用的气泡发生器,以其合理的设计,实现了空气从溶气水到微气泡的完美转化,具有以下优势:

(1)可以最大限度的消除溶气水的能量,也就是说,可以最大限度地使溶气水从溶解平衡的高能值降到几乎接近常压的低能值。溶气水的消能是能量的转移,而不是能量的损失。最大消耗,是指获得物理性能优良的微气泡的前提下,能量转换的最高值。本方案所采用的气泡发生器的消能比可达99.9%,而普通的气泡发生器最高只能达到95%。

(2)在获得最大消能比的前提下,具有最快的能量消减速度。也就是说具有最短的能量消减时间,即可以在最短的能量消减时间内获得最大能量消减比。本案所采用的气泡发生器的消能时间仅为0.01—0.03秒,而普通气泡发生器最快也得0.32秒。

(3)溶气水从高能值降到低能值的过程中没有涡流、反冲之类的流态产生。众所周知,微气泡自形成以后,就伴随着一系列的气泡合并作用。合并作用是由表面能的自发减少所决定的,两个体积相同的气泡合并后,其表面能要减少20.63%。若在释放器中存在有利于气泡合并的结构的话,那通过该装置获得理想的微气泡是不可能的。只能杜绝溶气水的涡流、反冲,才能从根本上避免微气泡的合并。

四、操作及注意事项

1、开机前,应先启动配药装置与溶气装置,待进入正常运行状态时,直接启动原水泵(为减少处理负荷,可用原水作溶气用水),同时进入槽体即可。但必须保持溶气恒定压力0.3—05 Mpa,以保证单位体积溶气水所能浮起的悬浮粒子的最大绝对量。

2、定时排污:沉淀物要每2—3小时排放一次,不得积聚太多。

3、停机前,先彻底排泥一次,以免浮层影响下次开机处理质量。

4、每次开机后15分钟左右,清水会出现少量悬浮物,稍后便处于正常。

六、DAF溶气气浮

1、由于DAF溶气气浮的单位浮量高,容器利用高,所以可以用于处理悬浮物含量非常高的废水,其最高值可达20000mg/L。像悬浮物含量高达数千mg/L的造纸白水,采用本技术可以轻易达到回用目的。

2、可以分离1mm--10mm的悬浮物,如藻类等。

3、可分离比重较大的金属氢氧化物,如铁、铜、铬、锌等,例如分离数百至上千mg/L的含铜废水,仅一次气浮就可达到10mg/L以下。

4、用于某些生产领域,处理效果优于该行业的专业设备,如用于淀粉行业回收蛋白质,可使回收的蛋白质含量高达60%,达到一级品的效渣。而目前淀粉行业的专用处理设备也只能达到30%。

5、该设备用于分离焦化终冷水中的萘片,分离焦化混合水中的各类焦油、用于溶剂萃取脱酚回收溶剂油、用于铁路机械加工废水脱出油污、COD、SS等。即使不加絮凝剂,亦可达到理想的处理效果。

七、国内外气浮设备的比较

    随着我国环保力度的加大,欧美、日本一些国家的环保设备公司纷纷涌入中国,推出了一系列气浮设备,如涡凹气浮、超效浅层气浮、螺旋推进气浮等。国内一些厂家纷纷仿制,造成了环保设备遍地开花、良莠不齐的局面。但是孰优孰劣,可作如下比较:

判断一套气浮装置的优劣的标准包括以下几个方面:

1、 微气泡的直径、微气泡群的密度、微气泡群的均匀性;

2、 能耗的高低;

3、 系统运转的稳定性、操作及维护难易程度;

散气气浮先靠水流的机械剪切力和扩散板产生气泡(如射流气浮),气泡直径在1mm左右,不易与细小颗粒和絮凝物相结合,反而会将絮凝体打碎,不适合处理含细小颗粒和絮凝体的废水,其气浮效果最差。靠机械切割气泡或以机械为动力带动水力切割气泡的,如螺旋推进型气浮、涡凹型气浮,其所能获得的主体气泡群的微气泡直径也在50mm以上,更谈不上气泡的均匀性和密度了。日本、欧美引入中国的超效浅层气浮,除池型变浅并加上一个缺乏说服力的“零速度”外,在技术上并没有实质性进步。螺旋推进型、涡凹型等优点是不使用空压机,动力消耗比超效浅层气浮略低,但其性能仍无法超出传统常规气浮的性能范围。而对于悬浮物(SS)含量仅数百mg/L的废水,许多常规气浮都有比较理想的效果。但是当悬浮物含量达到数千甚至上万mg/L时,常规气浮已经无能为力了,而这种情况恰恰是本案的优势所在,对于溶气气浮来讲,所处理废水的悬浮物越高,其吨水耗能就越低,而其他气浮的能耗往往是与废水的污染负荷成正比的。


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